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膜的应用

时间:1970-01-01  作者:秩名

论文导读:它广泛存在自然界,由于其含量都很低,早期化学合成方式率较低、成本较高,而且在生产中使用了危险溶剂而无法应用于食品工业。膜分离具有以下特性:操作条件温和、低耗能、无相变、分离选择性好等优点。应用实例一:日本的Asahi医学公司,首先将聚丙烯腈膜中空纤维化,并用于血液透析和血液透析过滤。
关键词:膜,食品,工程,医学
 

1. 在食品工业中的应用

蛋白质是生物体最重要的基本组成成分之一,氨基酸是构成蛋白质的基础。γ-氨基丁酸即氨酪酸,是天然存在的、由非蛋白组成的氨基酸。它广泛存在自然界,由于其含量都很低,早期化学合成方式率较低、成本较高,而且在生产中使用了危险溶剂而无法应用于食品工业。利用生物合成法生产氨络酸,使其具有成本较低,使用较为安全等的优点等,在食品工业中的应用日益广泛。氨络酸发酵液的分离纯化是实现氨络酸工业化生产的关键环节。膜分离具有以下特性:操作条件温和、低耗能、无相变、分离选择性好等优点。因此利用生物合成法获得高产量氨络酸产品具有十分广阔的前景。江南大学食品科学与安全教育部重点实验室通过对乳酸菌的筛选和优化,使发酵液中氨络酸的含量最多可达540mg/100ml,为较高的水平。论文大全。尽管如此,发酵液中氨络酸的浓度仍很低,通过分离纯化提高氨络酸的纯度仍十分必要。经过研究表明,采用超滤、稀释过滤和纳滤相结合的方法,能将发酵液中氨络酸的纯度提高至最初的3.75倍,总的回收率接近75%。若用壳聚糖絮凝加活性炭吸附预处理,再经离子交换树脂分离,可使发酵液中氨络酸纯度提高到最初的4倍以上,总的回收率可达64.2%。

2 .工程中的应用

丙烯腈为生ABS/SAN、产腈纶、已二腈的主要原料,腈纶占我国丙烯腈消费产品总量的50%以上,其次是ABS/SAN约占25%左右。丙烯氨氧化生产丙烯腈的工艺是1959年发明的。在丙烯氨氧化法生产丙烯腈的工艺中,产生的环境污染主要有以下几种:一是废气污染,二是废渣污染,三是废水污染。由于丙烯氨氧化反应是在流化床中进行的,因此在反应过程中不可避免造成催化剂的流失,而这些催化剂都是由一些重金属组成的;另外,在生产丙烯腈过程中会产生含氰的大量废水,还有反应器急冷过程中产生的大量含氰废水,其中应器急冷过程中产生的含氰废水比本文研究处理的这股废水含氰量更高,COD含量高达40000mg/L以上,最高含量可达80000mg/L,处理起来也相当困难,现在也只能焚烧处理。

制药行业是最早使用膜分离技术处理含氰废水的,在制药行业一般产生的废水相对来说都比较“干净”,机械杂质较少,氰根含量也比化工行业低,处理起来相对比较容易。因此从20世纪70年代,国外就有利用膜分离技术处理制药行业含氰废水,处理后废水中氰根含量都小于1ppm,完全符合排放的标准。此方面最早实现工业化生产的是德国一家制药公司,在20世纪80年代创立了膜分离装置。在过程中发现,原水中氰根含量大约为120~180ppm,经过反渗透处理,排水中的氰根含量只有大概0.2ppm(欧共体标准外排废水中CN-的浓度必须小于0.2ppm)。基本工艺流程是采用两级超滤,然后经过4级反渗透,装置运行最长周期超滤为18个月,反渗透为36个月。

3 .医学中的应用

高分子分离膜在医疗卫生上的应用非常广泛,从医药用纯水的制备和蛋白质、酶、疫苗的分离、精制及浓缩,到人工肝、人工肺、人工肾等人工脏器,都是­­以高分子膜作为分离过程的核心组件。

高分子分离膜在人工脏器上的应用以人工肾的研究和开发最为广泛,是人工脏器临床应用最成功的例子之一。由于它的主要功能就是排除血液中对人体有害的物质,因而必须特别强调膜具有良好的血液相容性、透过性及适合临床应用的机械强度。

纤维素类膜对水有良好的透过性,能有效去除血液中对人体有害的小分子物质如肌酐、尿素等,并具有一定的机械强度。又由于纤维素是天然的高分子材料,对人体基本上是安全的。论文大全。因而纤维素是研究开发最早、应用最广泛的重要血液透析膜。实际上纤维素类膜的商业化在很大程度上促成了血液透析成为常规的临床治疗方法。

聚丙烯腈是少数已临床使用的合成高分子膜之一,同再生纤维素膜相比,聚丙烯腈膜对中等分子量物质的去除能力强,超滤速率是前者的数倍,同时又具有优良的耐菌、耐有机溶剂等特性。论文大全。应用实例一:日本的Asahi医学公司,首先将聚丙烯腈膜中空纤维化,并用于血液透析和血液透析过滤。该膜为不对称膜,内径为200μm、壁厚50μm;应用实例二:中国纺织大学用聚丙烯腈纺制出中空纤维,组装成血液透析器,通过了临床应用。

随着膜科学的发展和医学的日益进步,人们对血液净化用膜材料的要求越来越高。预计到下个世纪初,可能研制出埋入式的高功能人工肾。这势必将对现有的血液净化用膜的性能提出新的挑战。提高和扩大高分子膜在血液净化领域里的作用有两种途径:开发新的膜体系和对现有膜体系进行改性,力求接近或达到生物膜的性能。

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